CN102681410B - 定影装置以及具有该定影装置的成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定影装置和成像设备，该定影装置包括具有发热层的定影元件；激励线圈，该激励线圈设置成与定影元件的外周表面相对，并导致定影元件感应电磁热；磁性芯部，该磁性芯部形成连续的磁路，将激励线圈所产生的磁通量引导到所述定影元件；保持件，该保持件容纳并且保持激励线圈和磁性芯部；以及包括在所述磁性芯部内的至少一个第一芯部，所述至少一个第一芯部沿着从定影元件的轴沿径向延伸的线布置成不经过激励线圈与定影元件的外周表面相对，并且所述至少一个第一芯部的端面布置成与所述定影元件的外周表面相对并且基本上垂直于所述线。

Description

定影装置以及具有该定影装置的成像设备

技术领域

本发明涉及一种定影装置及具有该定影装置的利用电子照相方法的成像设备，如复印机、打印机、传真机或具有这些功能中的几种的多功能设备等，该定影装置能够定影未定影的调色剂图像。

背景技术

采用电磁感应加热系统的定影装置已经众所周知，该定影装置可以减少在成像设备中所需的起动时间周期，以节省能量。该成像设备如复印机、打印机等。例如，日本专利申请公开说明书第2006-350054号(JP-2006-350054-A)的定影装置采用电磁感应加热系统，并且主要由作为加热器的支撑辊(例如，加热辊)、辅助定影辊(例如，定影辊)、围绕支撑辊和辅助定影辊并由其张紧的定影带、经定影带与支撑辊相对的感应加热单元(例如，感应加热装置)、以及经定影带接触辅助定影辊的加压辊等构成。感应加热单元主要由在纵向上缠绕的线圈单元(例如激励线圈)和与线圈单元相对的芯部(例如，激励线圈芯部)构成。

定影带在与感应加热单元相对的位置处被加热，并且加热和定影在传送到辅助定影辊和加压辊之间的位置处的记录介质上的调色剂图像。具体地说，通过将交变高频电流提供到线圈单元上并由此在周围形成交变磁场，在支撑辊的表面附近产生涡旋电流。当产生涡旋电流时，支撑辊作为加热器通过自身的电阻产生焦耳热。由于焦耳热，围绕支撑辊缠绕的定影带被加热。由于加热器直接由电磁感应来触发，已经知道与具有卤素加热器等的传统系统相比，具有象这样的电磁感应加热系统的定影装置具有更高的热效率，并且能够以更少的能量将定影带的表面温度(即，定影温度)升高到规定水平，实现快速起动。

用于感应加热系统中的线圈单元主要由激励线圈和用于引导激励线圈中产生的交变磁场的芯部构成。图22示出利用JP-2006-350054-A中描述的传统技术的定影装置的横截面图。如图所示，从线圈25到长支撑辊23，该支撑辊23作为辊型加热器具有双重作用，多个拱形芯部26在其长度方向上设置成以圆顶形状覆盖线圈，由此形成连续的磁路。此外，由于若仅由拱形芯部26形成，通向加热器的磁通道不足，额外地采用侧芯部26b和/或中心芯部26，以减少交变磁通量的泄漏，由此提高发热效率。

此外，在上述定影装置中，一对侧芯部26b彼此平行布置或者平行于二次保持单元20布置，该二次保持单元20作用为定影装置19的壳体的一部分。但是，侧芯部26b没有沿着从支撑辊23的轴线沿径向绘制的径向线延伸。另外，相对于支撑辊23的外周表面放置的侧芯部26b的端面没有垂直于径向线。于是，发生磁通量的泄漏，于是，由于存在未穿过支撑辊的磁通量，发热效率下降。

如后面参照图8详细描述的，已经通过试验发现如果芯部被设置成增加与加热器的支撑辊相对的芯部的面积并且减少未穿过支撑辊的磁通量的泄漏，可以提高感应加热系统的发热效率。

日本专利申请公开说明书第2000-056603号(JP-2000-056603-A)公开了一种技术，其中，与作为加热器的定影辊相对的铁磁芯部的相对表面被模制成几乎平行于定影辊的规定形状，由此增加与其相对的表面的面积。由激励线圈产生的磁通量集中在铁磁芯部的突出部分的前端部之间的空间内，使得泄漏到磁路外侧的磁场减少，该磁路主要由铁磁芯部和定影辊上的导电层构成。但是，将与铁素体制成的磁性芯部相对的相对表面形成为平行于定影辊通常是困难的且成本高。为了模制铁素体芯部本身，通常采用在模具中烘烤和硬化铁素体粉末的方法。但是，这个制造方法所导致的问题是在烧结过程中芯部收缩，并于是其尺寸精度退化。

另外，由于定影辊的形状，为了将芯部的表面相对于定影辊定位，需要高精度尺寸，结果，在尺寸精度较差时，不能组装定影单元。为了避免这个问题，与定影辊相对的芯部的表面必须经历额外的处理，如切割等，由此增加了制造成本。

发明内容

于是，本发明提供了一种新颖的定影装置，该定影装置包括：定影元件，该定影元件具有发热层；激励线圈，该激励线圈相对于定影元件的外周表面设置，以导致定影元件感应电磁热；以及磁性芯部，以形成将激励线圈产生的磁通量导引到定影元件的连续磁路。提供了保持件，以容纳和保持激励线圈和磁性芯部。包括在磁性芯部中的第一芯部被布置成沿着从定影元件的轴沿着纵向延伸的线不经激励线圈与定影元件的外周表面相对。布置成与定影元件的外周表面相对的第一芯部的端面基本上与所述线垂直。

在另一方面，提供了第二芯部，该第二芯部与第一芯部接触，且该第二芯部在其一端具有弯曲端面。磁性芯部覆盖上述激励线圈的大部分。

在又一方面，第一芯部具有基本上长方体形状。

在又一方面，一对第一芯部接触第二芯部，并且在保持件中未彼此平行布置。

在又一方面，在保持件和第一芯部之间设置间隔件，以定位第一芯部。

在又一方面，所述间隔件是由与保持件一体模制的肋构成的。

在又一方面，定影装置是带型的，并且包括作为定影元件的加热辊、辅助定影辊、被加热辊和辅助定影辊张紧的定影带、以及通过定影带压在辅助定影辊上的加压辊。

在又一方面，定影元件是辊型的，并且包括作为定影元件的加热辊、以及压在定影辊上的加压辊。

在又一方面中，一种形成图像的成像设备包括：形成调色剂图像的成像装置和定影调色剂图像的定影系统。所述定影系统包括：定影元件，该定影元件具有发热层；激励线圈，该激励线圈相对于定影元件的外周表面设置，以导致定影元件感应电磁热；以及磁性芯部，以形成将激励线圈产生的磁通量导引到定影元件的连续磁路。该定影系统还包括容纳和保持激励线圈和磁性芯部的保持件以及包括在磁性芯部中的第一芯部。该第一芯部被布置成沿着从定影元件的轴沿着纵向延伸的线不经激励线圈与定影元件的外周表面相对。布置成与定影元件的外周表面相对的第一芯部的端面基本上与所述线垂直。

附图说明

本发明的更完整理解以及很多相伴随的优点将随着通过参照下面的详细描述、在结合附图考虑时变得更好理解而更容易获得，图中：

图1是示出成像设备的整体结构的示意性方块图；

图2是定影装置的结构的示意性横截面图；

图3是示出定影带的一个实施例的横截面图；

图4A是示意性示出包括在定影装置内的感应加热线圈的结构的横截面图；

图4B是示意性示出激励线圈的结构的透视图；

图5是示出传统感应加热线圈的结构的视图，在该感应加热线圈中，侧芯部布置成彼此平行或者几乎垂直布置在外壳中；

图6是传统感应加热线圈和加热辊的示意性横截面图，其中具有从激励线圈产生的磁通量的示意性平面形状(aspect)；

图7是在加热辊和侧芯部之间的间隙中存在的传统磁通量的平面形状；

图8示出根据本发明第一实施方式在加热辊和侧芯部之间的间隙内存在的磁通量的平面形状的视图；

图9是示出通过加热试验获得的传统定影装置的起动性能与第一实施方式的起动性能的比较的视图；

图10A和10B是示出一个实施例的视图，其中侧芯部在其前端面与加热辊相对的状态下平行于加热辊的外周表面布置；

图11是示出另一实施例的视图，其中，侧芯部在其前端面与加热辊相对的状态下平行于加热辊的外周表面布置；

图12是示出再一实施例的视图，其中，侧芯部在其前端面与加热辊相对的状态下平行于加热辊的外周表面布置；

图13是示出根据本发明第二实施方式的拱形芯部的改进的视图；

图14是在加热试验中使用的感应加热线圈的透视图；

图15是示出形成在拱形芯部的端面上的曲率半径R的视图；

图16是示出通过热偶装置观测的在操作开始之后设备中的温度的典型变化的视图；

图17示出刚好在已经供给50张纸之后在第二实施方式和第一及第二对比例中获得的定影带沿其纵向的温度分布；

图18是比较在第二和第三实施方式中R尺寸误差对起动性能的影响的视图；

图19是示意性示出根据本发明第四实施方式的定影装置的另一种结构的剖视图；

图20是示意性示出在辊型定影装置中设置的感应加热线圈的另一种结构的横截面图；

图21是示意性示出在辊型定影装置中设置的感应加热线圈的又一种结构的横截面图；以及

图22是在JP-2006-350054-A中公开的传统定影装置的横截面图。

具体实施方式

现在参照附图，其中，在遍及附图中的几个视图中，相同的附图标记标识相同或者相对应的部分，并尤其是参照图1，整体上描述成像设备的结构和操作。这个打印机包括四个成像单元10Y、10M、10C和10Bk，其采用电子照相系统，以分别在作为感光鼓的图像承载件1Y、1M、1C和1Bk上形成黄色、青色、品红色和黑色调色剂图像。在成像单元10Y、10M、10C和10Bk之下，设置了传送带20，用于将纸张(即，记录元件)传送通过每个成像单元。

每个成像单元10Y、10M、10C和10Bk的感光鼓1Y、1M、1C和1Bk接触传送带20的表面。纸张被静电吸附到传送带20的表面上。这四个成像单元10Y、10M、10C和10Bk具有彼此基本相同的结构。因此，在下面典型描述布置在纸张传送方向最上游的成像单元10Y，并且省略剩余成像单元10M、10C和10Bk的详细描述，同时相同的符号添加到相同的装置上。

成像单元10Y包括感光鼓1Y，该感光鼓1Y在其几乎中心位置处旋转接触传送带20。围绕感光鼓1Y，设置了用于将感光鼓1Y的表面充电以预定电势的充电装置2Y、基于颜色分离所获得的图像信号在先前充电的鼓的表面上执行曝光的曝光装置3Y、将黄色调色剂供给到鼓的表面上形成的静电潜像上以显影静电潜像的显影装置4Y、将显影的调色剂图像转印到经传送带20传送的纸张上的作为转印装置的转印辊5Y、去除剩余在鼓表面上的未从其转印的残留调色剂的清洁器6Y、以及去除感光鼓1Y上剩余的电荷的电荷去除灯(未示出)，它们沿着感光鼓的旋转方向按这个顺序布置。

在图中传送带20的右下侧，设置了纸张供给机构30，以将纸张供给到传送带20。在图中传送带20的左侧，设置了后面描述的本发明的定影装置40。被传送带20传输的纸张被进一步传输到从传送带20连续延伸通过定影装置40的传送路径，并且穿过定影装置40。

定影装置40将热量和压力施加到如此传送的纸张上，该纸张在其表面上承载每种颜色的调色剂图像。定影装置40然后熔化每种颜色的调色剂图像，使得调色剂图像穿透纸张并且固定。纸张然后在传送路径上、定影装置40的下游弹出。

现在，参照图2描述根据本发明的一个实施方式的定影装置40。这个定影装置40采用带定影装置，并且包括配备有发热层的作为加热元件的加热辊(即，支撑辊)51、辅助定影辊52、被加热辊51和辅助定影辊52张紧的定影带53、经定影带53与加热辊51相对的感应加热线圈54、以及经定影带53与辅助定影辊52接触的加压辊55。

加热辊51可以由金属制成，如不锈钢、铝、铁等，以具有规定的厚度和硬度(刚性)，以承受定影带53被张紧时施加的载荷。此外，金属芯部层可以由绝缘并且非磁性材料制成，如陶瓷等，以与电磁感应加热隔绝。金属芯部层的厚度优选地从大约0.2mm到大约1mm。

在此第一实施方式中，加热辊51由非磁性不锈钢(SUS)制成，并且包括厚度从大约0.2mm到大约1mm的金属芯部层。厚度大约3μm到大约15μm的铜(Cu)制成的发热层形成在金属芯部的表面上，以增加发热效率。在这种情况下，镍镀层优选地施加到Cu表面层上，用于防锈的目的。

可以使用具有从大约160摄氏度到大约220摄氏度的居里点的调磁合金(magnetic shunt alloy)，取代不锈钢，作为另一实施例。在这种情况下，调磁合金可以用作发热层。厚度从大约3μm到大约15μm的铜可以形成在调磁合金上作为发热层。通过在调磁合金的内部设置铝，温度可以在居里点附近停止增高，而不需特殊的控制机构。

辅助定影辊52由不锈钢、碳钢等制成的金属芯部52a以及由具有耐热性的硅树脂橡胶等制成的弹性元件52b构成，该弹性元件以固态或者泡沫状态围绕金属芯部52a。在从加压辊55施加的压力下，辅助定影辊52由此在加压辊55和辅助定影辊52之间形成具有规定宽度的接触区(即，定影辊隙部分N)。辅助定影辊52优选地具有从大约30mm到大约40mm的外径、从大约3mm到大约10mm的厚度、以及从大约10度到大约50度(JIS-A)的硬度。

现在，参照图3更详细描述定影带53的一个实施例，图3示出定影带53的横截面图。如图所示，定影带53主要由基底31、叠置在这个基底31上的弹性层32以及覆盖该弹性层32的脱模层33构成。从而，可以获得在带被拉伸时所需的规定机械强度和柔性以及能够承受实际使用的定影温度的耐热性。为了在本发明这个实施方式中的加热辊51中导致热感应，绝缘耐热树脂优选地用作基底。例如，聚酰亚胺、聚酰亚胺-酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜树脂(PES)、聚苯硫醚(PPS)、含氟聚合物等中的一种适用于耐热塑料材料。从耐热和强度的角度来看，耐热塑料材料的厚度理想地在大约30μm到大约200μm的范围内。

采用弹性层32来给带表面赋予柔性，并由此获得一致的图像而不具有不均匀的光泽。弹性层32由此理想地是由弹性体材料制成，具有从大约5度到大约50度(JIS-A)的硬度，并且厚度从大约50μm到大约500μm。此外，从定影温度下的耐热性的角度，硅树脂和含氟硅树脂橡胶等优选地用作弹性层32的材料。

作为脱模层33的材料，含氟树脂，如聚四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯共聚物树脂(PFA)、和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等，或他们的混合物，或者具有这些散布的耐热树脂是可用的例子。

通过用弹性层32覆盖脱模层33，可以获得调色剂的规定的释放性能，防止纸屑粘附，而不利用硅油，由此实现无油系统。但是，具有脱模性能的这些树脂通常不具有如同橡胶材料的弹性。从而，当厚的脱模层33形成在弹性层32上时，带表面的柔性会损失一些程度，导致不均匀光泽。为了获得柔性和脱模性能，脱模层33的厚度优选地从大约5μm到大约50μm的范围，并且更理想地是从大约10μm到大约30μm。此外，底漆层优选地按需要放置在每层之间。

耐久层也设置在基底的内表面上，以改善滑动条件下的耐久性。此外，发热层可以优选地设置在基底上。例如，厚度从大约3μm到大约15μm的Cu层形成在聚酰亚胺等制成的底层上，以用作发热层。

加压辊55主要由圆柱形金属芯部55a、高耐热弹性层55b和脱模层55c构成，并且通过经定影带53压在辅助定影辊52上而形成定影辊隙N。加压辊55的外径从大约30mm到大约40mm。弹性层的厚度从大约0.3mm到大约5mm，具有从大约20度到大约50度(Asker硬度)的硬度。由于需要规定的耐热性，硅树脂橡胶优选地用作弹性层55b。此外，厚度从大约10μm到大约100μm的含氟树脂形成在弹性层55b上，以进一步增加双面打印操作下的脱模性能。

通过使加压辊55的弹性层55b比辅助定影辊52的弹性层更硬，加压辊55挖入到辅助定影辊52和定影带53中。利用这种挖入，定影带53具有使得记录介质在定影辊隙N的出口处不会沿着定影带53的表面运行的曲率。从而，记录介质从加压辊55上的释放性能可以提高，由此能够事先防止诸如卡纸的问题。

现在，参照图4A和4B描述在线圈单元中形成的感应加热线圈54。图4A是包括在根据本发明一个实施方式中的定影装置40的感应加热线圈54的横截面图。感应加热线圈54主要由激励线圈41、多个铁磁芯部42、43和44以及作为保持它们的保持件的外壳45构成。

现在，更详细描述磁性芯部。铁磁芯部几乎环绕激励线圈41，并且主要由拱形芯部42、侧芯部44和中心芯部43构成，所述拱形芯部42作为第二芯部，位于激励线圈41之后的位置并且与加热辊51的外表面相对，所述侧芯部44作为第一芯部，未经激励线圈41与加热辊51的外表面相对设置，比拱形芯部42更靠近加热辊51。铁磁芯部形成连续的磁路，以将线圈单元42产生的磁通量集中到加热辊51上。侧芯部44放置在外壳5的一侧上。中心芯部43放置在外壳45的中心，而拱形芯部42与侧芯部44接合。

拱形芯部42具有沿着加热辊51的纵向(即，图2中的前后侧)以规定间隔设置的多件，使得加热辊51的温度分布在其纵向上均匀一致。铁磁芯部理想地由软磁材料制成，其具有较小矫顽力和较大渗透性，具有高电阻，该材料如铁素体、坡莫合金、Mn-Zn铁素体、Ni-Zn铁素体等。

由于铁素体芯部在压缩下利用铁素体粉末模制和烧结，如上所述，在烧结的过程中，会出现诸如铁素体芯部收缩等的问题，导致铁素体芯部的尺寸精度较低。

那么，在第一实施方式中，侧芯部44和中心芯部43各自具有字母I形状(即，长方体形状)，使得粉末在压缩下模制时基本上均衡接收压力，并确保其尺寸精度。如图4A所示，侧芯部44和中心芯部43在图中前后侧之间延伸，作为纤细长方体芯部。如后面参照图8描述的，为了增加侧芯部44与加热辊51相对的面积，侧芯部44沿着从加热辊51的轴线延伸出的径向线设置。另外，侧芯部44与加热辊51的外周表面相对的端面44a几乎垂直于这条线布置。

现在描述激励线圈41。激励线圈41是通过缠绕绞合线5圈到15圈而制备，每根绞合线是通过由大约50条到大约500条导线绞合而成，每条导线具有从大约0.05mm到大约0.2mm的直径，具有绝缘外皮。熔接层设置在绞合线的表面上，并且借助于供给电力或者放入恒温炉中施加热量来使之变硬，使得缠绕线圈的形状可得以保持。代之，线圈可以通过缠绕绞合线而制备，而无熔接层，但是要经历压模处理，以为其提供形状。由于绞合线需要高于定影温度的规定耐热性，规定的树脂，如聚酰胺-酰胺、聚酰亚胺等用于线绝缘外皮，该树脂同时具有绝缘性能和耐热性。

如此形成的激励线圈41利用硅树脂胶水等粘接到外壳45上。由于对于外壳45的树脂来说，需要比定影温度更高的耐热性，使用具有高耐热性的液晶聚合物或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

现在，参照图4B，更详细描述第一实施方式的激励线圈41的结构。用于借助于电磁热感应来加热定影带53的激励线圈41是通过循环线束而形成，该线束是通过捆扎90条铜制线而获得，该铜制线具有大约0.15mm的外径并且其上具有绝缘表面。激励线圈41以螺旋状态设置在外壳45的表面的整个宽度上，局部覆盖加热辊51的外周表面，该加热辊51作为发热元件或定影元件。此外，线圈在旋转轴方向上围绕中心芯部43沿着定影带53的周边缠绕成规定形状。

现在，描述如上所述构造的定影装置40的特性。随着未示出的电机工作，定影带53在图2中箭头X所示的方向上旋转。加热辊51借助于感应加热线圈54所导致的感应加热被加热并且加热定影带53。具体地说，具有从大约10kHz到大约1MHz的高频交变电流被提供给感应加热线圈54，并且由此在感应加热线圈54的环内在交变方向上产生磁力线。通过以这种方式形成交变磁场，在加热辊51中发生涡旋电流和相应的焦耳热，由此用感应加热方式来加热加热辊51。定影带53然后被加热辊51提供的热量所加热，使得当传递到定影辊隙N的记录介质P接触定影带时，承载于记录介质P上的调色剂图像T最终被加热并且其上的调色剂图像T被熔化。

通过感应加热的这种改进的性能，定影带53的表面的温度快速增加，并且同时可以显著改善起动性能。起动性能表示定影带53定影调色剂图像T所需的温度升高时间。从而，温度升高时间越短，使用成像设备时的用户友好性越佳。

现在，详细描述第一实施方式。在第一实施方式中，侧芯部44沿着从加热辊51的轴沿径向延伸的线设置。通过将侧芯部44的与加热辊51的外周表面相对的端面44a设置成几乎垂直于该线，侧芯部与加热辊51的外周表面相对的面积增加，使得未穿过加热辊51的磁通量的泄漏得以减少，由此提高了发热效果。现在，基于本发明的各个实施方式和传统实施例之间的对比来描述提高发热效果的原因。

首先，图5示出了感应加热线圈54的传统结构，在该感应加热线圈中，侧芯部44定位成或是彼此平行或者垂直地定位在外壳45中。感应加热线圈54通常与形成为圆柱形的加热辊51相对地定位，并于是，由于外壳45的形状，侧芯部44频繁地在外壳45中彼此平行地放置。结果，侧芯部44与加热辊51相对的表面没有定位在加热辊51的外周表面的正前方。

图6是局部示出传统加热辊51和感应加热线圈54的视图，同时示出了从激励线圈41产生的磁通量的平面形状。如图所示，从激励线圈41产生的磁通量A沿由中心芯部43、拱形芯部42和侧芯部44构成的路线行进，穿过加热辊51，由此加热其中的发热层。磁通量A然后返回到芯部。此时，磁通量A在穿过芯部时流入形成芯部形状的磁铁制成的芯部中。但是，磁通量A在加热辊51和侧芯部44之间的间隙内扩散，在该处不存在芯部。此外，从侧芯部44前端产生的磁场类似于从杆型磁极产生的磁场。

图7示出在加热辊51和侧芯部44内产生的传统磁通量A的平面形状。在侧芯部44的前端磁力线汇聚并且磁通量的强度较高。但是，随着离开芯部到间隙中，磁通量A扩散而绘出一条抛物线。于是，如图所示，存在没有穿过加热辊51的磁通量，作为在穿过侧芯部44中的磁通量中的泄漏，使得发热效果较差。

但是，图8示出了根据本发明一个实施方式的加热辊51和侧芯部44之间的间隙处产生的磁通量B的平面形状。如所指出的，侧芯部44沿着从加热辊51的轴沿径向延伸的线放置。另外，侧芯部44与加热辊51的外周表面相对的端面44a几乎垂直于这条线定位。换言之，侧芯部44从传统侧芯部倾斜，使得与加热辊51相对的其端面44a几乎平行于加热辊51的外表面站立。

由此，在随着离开芯部而沿着一条抛物线扩散的磁通量B几乎都穿过加热辊51。当磁通量B穿过加热辊51时，电力被感应并流入构成加热辊51的金属发热层，并由此加热辊51产生热，作为焦耳热。成功穿过加热辊51的磁通量对泄漏的百分比，即：发热效率取决于侧芯部44与加热辊51之间的间隙的距离。从而，当在这个实施方式中侧芯部44和加热辊51之间的距离与传统系统中的相同时，这个实施方式可以允许更多的磁通量B穿过加热辊51，由此与传统系统相比，能够提高发热效率。

由此，通过利用I型侧芯部，容易增加侧芯部与加热辊相对的面积，该I型侧芯部能够获得规定的尺寸精度，使得未穿过加热辊的磁通量的泄漏得以减少，由此能够增加发热效率。

现在，参照图9，通过将这个实施方式的定影装置与传统系统相比，描述借助于下面所描述的试验获得的这个实施方式的定影装置的起动性能。在试验中，使用具有如图4A所示的这个实施方式的结构的定影装置和具有图5所示的结构的传统定影装置。具体地说，只有侧芯部44的布置方式不同，而结构彼此几乎相同。

在试验中，测量从电源供给到定影带53的时间到定影带的温度到达170摄氏度的规定定影设定温度的时间之间的时间周期。如温度曲线(b)所示，利用第一实施例的侧芯部的传统定影装置在30秒内已经起动，而具有这个第一实施方式的侧芯部的定影装置在25秒内已经起动，比传统定影装置早5秒，而未穿过加热辊51的泄漏的磁通量得以减少，使得发热效率被提高。由此，在这个第一实施方式中，利用简单结构实现了具有优选起动性能的定影装置。

现在，参照图10至12，描述特定实施例，在该特定实施例中，侧芯部44沿着从加热辊51的轴沿其径向延伸的线放置，而侧芯部44相对于加热辊51的外周表面的端面44a几乎垂直于该线设置。图10A示出塑料外壳45的模制方式，以实现I形侧芯部44对角放置，也如图2和4A所示。具体地说，外壳45的右端部倾斜设置，即，未竖直形成，并且I形侧芯部44相应地倾斜放置。设置成与加热辊51相对的侧芯部44的端面44a成为几乎平行于加热辊51的外周表面。由于能够以高尺寸精度模制的I形芯部可以根据这种方法使用，很少产生由于尺寸变动而导致的缺陷芯部。此外，I形芯部本身是通用产品，不需要特殊设计，可以降低成本。

现在，参照图10B描述侧芯部44的改进。侧芯部44可以成形为多边形，如五边形、六边形等，使得当侧芯部44沿着从加热辊51的轴沿着其径向延伸的线设置时，侧芯部44与加热辊51的外周表面相对的端面44a可以设置成几乎垂直于所述线。由此，由于可以使用传统外壳45，外壳45的模制能够更容易。但是，与I形芯部相比，这个芯部的模制较难。

现在，参照图11描述侧芯部44的另一改进。如图所示，楔形间隔件46设置在侧芯部44和外壳45之间，以定位侧芯部44，使得芯部的前端面可以平行于这个加热辊的外周表面。间隔件46不局限于楔形，并且可以采用其他形状，只要在设置侧芯部44时它可以使得侧芯部44的前端面平行于加热辊的外周表面。此外，接触侧芯部44的拱形芯部42的长度可以适当调节。

图12是示出具有间隔件46的改进的外壳45的内部的透视图。但是，在此未示出激励线圈41、拱形芯部42、中心芯部43和侧芯部44。利用镶嵌造型，间隔件46形成为外壳45的肋46。具体地说，形成二十个肋46，并且二十个侧芯部分别设置在其上。这些肋46设置在外壳的纵向上，由此增加其刚性。由于外壳45被这些肋46如此加强，肋模制部分之外的外壳45的壁的厚度可以减小。通常，当芯部和激励线圈41放置成靠近加热辊51的发热层时，感应加热的发热效率增加。从而，当外壳45被制造得越薄，芯部和激励线圈41可以更靠近发热层放置，使得发热效率可以增加。由此，通过将侧芯部44的前端面44a平行于加热辊51的外表面放置，同时，减薄壳体45并且将芯部和激励线圈41更靠近加热辊51的发热层放置，可以获得具有高发热效率的刚性线圈单元。

现在，参照图13描述拱形芯部42的改进。如图所示，在这个改进中，拱形芯部的形状是与第一实施方式的唯一不同所在，而其他结构基本上与其相同。首先，简要描述拱形芯部的特性。芯部在烧结过程中收缩。但是，由于拱形芯部的两端是开放的，或者在开放部分与其连通部分之间的收缩程度不同，两端被向外扩张，几乎形成梯形，并且趋于加宽开放角度。但是，可由于上述程度变化，在拱形芯部42中存在单个差异，使得与侧芯部44接触的其接触条件变成每个拱形芯部42都不同。通常，拱形芯部42与侧芯部44接触的接触面积越大，磁通量的泄漏量越小，并且发热效率越高，以及温度升高更早。相反，如果混合有不同接触条件的拱形芯部42，加热辊51在其纵向上的温度均匀性会丧失。

然后，在本发明的这个实施方式中，由于侧芯部44被对角设置，具体地说，沿着从加热辊的轴沿纵向延伸的线设置，同时侧芯部44的与加热辊51的外周表面相对的端面44a基本上垂直于这条线布置，拱形芯部42和侧芯部44之间的接触面积随着拱形芯部42的形状变化而明显变化。换言之，如果拱形芯部和侧芯部在其间形成线接触，接触面积变得较小。而当根据拱形芯部的开放条件，侧芯部和拱形芯部的接触表面变得彼此平行，在二者之间形成面接触时，接触面积增加。

在这个方面，根据本发明的这个实施方式，如图13中右上和右下栏中所示，拱形芯部42的两端的端面被弯曲，以实现在尽可能大的均匀区域上实现与侧芯部44的面接触。图13是示出当放置在侧芯部44上时拱形芯部42的平面形状的示意图。如图所示，每个侧芯部以其前端面平行于加热辊51的外周表面的方式定位。为了简要的缘故，仅示出了U形拱形芯部42，但本发明不局限于此。

如在左上栏中所示，拱形芯部意在形成为两端未向外张开。从而，拱形芯部的这两端如传统那样是平的，拱形芯部42和侧芯部44形成彼此线接触。而在左下栏，拱形芯部形成为使其两端向外张开。从而，当拱形芯部的这两端如传统的那样是平的时，拱形芯部42和侧芯部44彼此形成面接触。此外，在纵向(垂直于纸面的方向)上，拱形芯部42和侧芯部44也有时完全或部分彼此接触。当拱形芯部42的这两端向外张开得宽时(如在左下栏的)，与没有张开得宽时(如在左上栏的)相比，这种接触条件变化很大。因此，由于拱形芯部在其两端之间的张开角度的变化，在与开口(即，两端)相对的部分处，发热层的温度极大地变化。

另一方面，根据本发明的一个实施方式，如右上和右下栏所示，当拱形芯部在其两端具有弯曲的端面时，拱形芯部42经弯曲的端面接触侧芯部44。结果，无论拱形芯部的这些端部之间的张开角度如何变化，接触条件被稳定化。于是，加热辊在纵向上的温度一致性不会由于拱形芯部这些端部之间的张开角度的变化而丧失。

另外，通过向其两端提供弯曲端面，可以以低成本获得拱形芯部。由于当拱形芯部在其两端具有平的端面，需要严格管理张开角度的公差，以获得恒定接触条件，由于其生产率下降而导致成本增加。由此，由于在两端具有弯曲的端面，根据本发明的一个实施方式，不必施加严格的公差，可以获得热均匀性，防止生产率下降。

现在，描述基于第一和第二对比例以及第二和第三实施方式执行的各种加热试验。图14以透视图示出在各种试验中使用的感应加热线圈54。在两端具有弯曲端面的拱形芯部之外的结构与第一实施方式的基本相同。如图所示，各自具有大约10mm宽度的拱形芯部42沿纵向以大约20mm的间隔定位。第二实施方式的拱形芯部形成为分别具有大约25mm、大约60mm、大约2.5mm和大约1.25mm的规定的高度、宽度、厚度和在端面处的曲率R。但是原型芯部在上述宽度方面具有误差，从大约60.5mm到大约63mm。那么，通过在这些原型中选择两端之间具有大张开角度的拱形芯部并将其设置在从原点为中心沿纵向±30mm范围之内，并且将其他小于61mm的拱形芯部随机设置在剩下的范围内，组装感应加热线圈54。图15是示出拱形芯部42的端面42a的曲率半径R的示意图。在每端的拱形芯部42的端面42a具有曲率半径R。

端面的形状与具有平行于加热辊51的旋转轴的轴线的圆柱的侧表面相同。从而，通过将拱形芯部42在两端处的端面形成为弯曲状态，拱形芯部42总是经曲率接触侧芯部44，即使拱形芯部的这些端部张开。于是，加热辊的温度在其纵向上基本相同，消除了在纵向上接触条件的变化，而不必精确选择具有大和小开口的拱形芯部42。

现在，描述第三实施方式。这个实施方式的拱形芯部被制备成分别具有大约25mm、大约60mm、大约2.5mm和大约5mm的高度、宽度、厚度和在端面处的曲率，以确认在曲率较小并且拱形芯部和侧芯部几乎在平面内彼此接触时的影响。然后，除了曲率外，在基本上与第二实施方式相同的条件下生产感应加热线圈54。

现在，描述第一对比例。作为第一对比例，感应加热线圈被构造成相当于利用具有平面端面的拱形芯部的第二实施方式。具体地说，为了生产感应加热线圈，在两端之间具有相对大开口角度的拱形芯部布置在从中心起±30mm的范围内，而其他在两端之间具有小开口角度的拱形芯部布置在剩余区域内。

现在，描述第二对比例。与第一对比例相反，作为精加工，规定的切割过程施加到两端的端面上。然后，在与侧芯部相接触的两端实现表面接触的状态下，拱形芯部布置在从中心起±30mm的范围内，由此制备用作第二对比例的感应加热线圈。这是为了确认精确的拱形芯部混合时的影响。

现在，描述评价结果。具体地说，利用具有以上述方式制备的第二和第三实施方式以及第二和第三对比例的感应加热线圈的定影装置，执行加热试验。更具体地说，Ricoh Co，Ltd.，制造的Ricoh Imagio C5000^TM被准备。随后，安装在Ricoh Imagio C5000的主体内的感应加热线圈用上述各种感应加热线圈替换，同时提供热偶(未示出)，用于测量定影辊隙入口附近的定影带的表面温度。

图16示出从设备开始驱动时起由热偶装置探测到的温度的典型变化。首先，在开始驱动之后，温度升高到作为定影温度目标的170摄氏度。当达到170摄氏度时，开始纸张供给。当五十张已经被供给之后，纸张供给和定影带的加热和驱动被停止。

图17示出在第一和第二对比例以及本发明的第二实施方式中刚好在五十张纸张已经供给后导致的定影带在其纵向上的温度分布。在此，纵向上的中心被认为是原点(即，0mm)。如图所示，在第二实施方式中，沿纵向在宽度范围内温度均匀。而在具有平端面的拱形芯部的第一对比例中，可以确认在布置有两端之间具有宽开口的拱形芯部的范围内温度下降。相反，可以确认在第二对比例中，温度在相同的范围内升高。

现在，参照图18描述第二和第三实施方式之间端面的曲率的尺寸差别对起动性能影响的对比结果。发现在拱形芯部的端面具有更大曲率R的第三实施方式的定影装置快速起动，如图中所示。这被认为是因为拱形芯部和侧芯部由于大的R尺寸而彼此接触几乎实现面接触，并且在接触处的泄漏的通量被减小，使得发热效率被提高。

在此，根据这个发明，可以证明：通过将侧芯部沿着从加热辊51的轴沿纵向延伸的线设置，并且将侧芯部44与加热辊51的外周表面相对的端面44a定位成垂直于所述线，同时，将拱形芯部的两端的端面形成为弯曲形状，可以获得在定影带的纵向上的温度均匀性，而不会失败。此外，通过在可接受范围内增加拱形芯部在其两端的端面的尺寸R，可以进一步提高发热效率。

现在，描述第四实施方式。这个实施方式与其他实施方式的区别仅在于由外壳45、激励线圈41和多个铁磁芯部42、43和44构成的感应加热线圈54应用于辊型定影装置40，其他结构基本上相同。

图19是示出定影装置40的另一种结构的横截面图。定影装置40是辊型的，并且包括感应加热线圈54、作为加热元件和定影元件的定影辊61、和接触定影辊61并且形成定影辊隙N的加压辊55等。定影辊61在图中箭头所示的方向上旋转，通过感应加热线圈54的作用产生感应热。定影辊61然后加热和定影被传送到其上的记录介质P上的调色剂图像T。

如图所示，感应加热线圈54设置成与定影辊61的外周表面相对，并在发热层61c中导致感应加热，由此加热定影辊61。此外，侧芯部44沿着从加热辊51的轴延伸的线(径向线)设置。侧芯部44与加热辊51的外周表面相对的端面44a几乎垂直于这条线设置。于是，随着离开芯部发散而绘出抛物线的几乎所有的磁通量穿过定影辊61。由此，通过增加侧芯部与定影辊61相对的面积，发热效率可以被提高。

上述定影辊61具有多层结构，并且主要由金属芯部61a、弹性层61b和发热层61c构成，它们以这个顺序从其内侧开始叠置。具体地说，定影辊61具有大约从30mm到大约40mm的直径，并且通过在金属芯部61a上叠置弹性层、发热层61c和脱模层(未示出)等作为叠层而构成。

脱模层(未示出)形成在定影辊61上作为最外层。脱模层可以由碳氟树脂，如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯共聚物树脂(PFA)、和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等，或它们的树脂混合物，或者散布有这些碳氟树脂的耐热树脂制成。这种脱模层具有从大约5μm到大约50μm的厚度(优选地从大约10μm到大约30μm)。由此，确保了在定影辊61上承载的调色剂的规定的脱模性能，并且定影辊61的柔性可同时得到保持。

发热层61c由具有低电阻的材料制成。作为适于感应加热的金属，通常已知高阻抗的那种。但是，通过减薄高导电性材料，可任意获得发热层61c的实质阻抗，由此能够改善发热量。在这个第四实施方式中，具有大约10μm厚度的铜层被用作发热层61c。只要具有优选的导电性，就适用于发热层，采用金属，如铝、银、镁、镍的磁铁等。

此外，含氟橡胶、硅树脂或者含氟硅树脂橡胶和其他材料适用于弹性层61b。通过在定影辊61上采用弹性层61b并且允许定影辊61变形，由此增加辊隙区域的宽度，同时使得定影辊61的辊硬度小于加压辊55的辊硬度，可以改善片材弹出和分离特性。

通过包括弹性海绵橡胶，弹性层61b可以保持与发热层61c的热量隔离。由于相同的原因，设置在定影辊的前表面侧的弹性层61b和脱模层被快速加热，并且其表面快速达到定影所需的规定温度。同时，记录介质可以被快速供热，即使在记录介质已经带走热量的情况下。取决于上述结构，形成优选的辊隙区域。保持与发热层61c的热的隔离。另外，可以抑制热传递到定影辊的内侧。

现在，描述第四实施方式，在第四实施方式中，大约9mm厚度的泡沫硅树脂橡胶用作弹性层61b。热量不容易从位于定影辊61前表面上的发热层61c流入到定影辊的内部，由此，能够有效地加热。

金属芯部层61a被设置成赋予能够承受负载的规定量的刚性，该负载施加到定影辊61上以在其上形成辊隙区域。此外，通过隔热和非磁性材料，如陶瓷等，芯部金属层61a可以采用对感应加热没有影响的材料。在第四实施方式中，芯部金属层由铝制成并且具有大约22mm的外径和大约2mm的厚度。这种厚度提供了规定量的硬度，以承受规定量的负载，该负载施加到定影辊61上以在其上形成辊隙区域。

图20是示出设置在辊型定影装置40内的另一种感应加热线圈54的示意性横截面图，其中，与参照图19描述的相同的部分不再描述。用于这个实施方式的拱形芯部42简单地位于激励线圈41的后部，同时与旋转的定影辊61的发热层61c相对。于是，拱形芯部42在其一端之外的形状是可选的，只要拱形芯部在接触侧芯部44的一端的端面是弯曲的即可。

于是，如图中所示，分别被分成两个部分的一对中心芯部43和一对拱形芯部42设置在感应加热线圈54中。此外，每个拱形芯部42的仅接触侧芯部44的端面是弯曲的。而拱形芯部42的另一端接触中心芯部43。通过给拱形芯部42提供接触侧芯部44的弯曲端面，可以绝对获得在定影辊61的纵向上的温度均匀性。

图21是示出采用感应加热辊54的带型的定影装置40的另一种结构的示意性剖视图，其中，与参照图20描述的相同的部分不再描述。另外，分别被分成两个部分的一对中心芯部43和一对拱形芯部42设置在感应加热线圈54中，如图所示。此外，每个拱形芯部42的仅接触侧芯部44的端面是弯曲的。而拱形芯部42的另一端部接触中心芯部43。通过给拱形芯部42提供接触侧芯部42的弯曲的端面，即使仅拱形芯部的一端接触侧芯部44，也可以绝对获得定影辊61的纵向上的温度均匀性。

根据本发明的一个实施方式，通过将侧芯部44相对于加热辊51的外周表面的端面44a几乎垂直于所述线放置，端面与加热辊51的外周表面相对的面积可以增加，并且未穿过加热辊51的磁通量的泄漏可以被减小，同时提高发热效率。此外，通过使得与第一芯部接触的第二芯部的端面形成为弯曲状态，第一和第二芯部之间的接触区域可以是恒定的，并且可以用简单的结构获得在定影元件纵向上的稳定温度分布，即使第一芯部以这种方式设置。此外，可以获得能够快速起动的优选的定影装置和具有这种定影装置的成像设备。

鉴于上面的教导，本发明的多种额外的改进和变型都是有可能的。因此，要理解在所附权利要求书的范围内，本发明可以按照在此具体描述的之外的方式实施。

Claims (8)

1.一种定影装置，包括：

具有发热层的定影元件；

激励线圈，该激励线圈设置成与定影元件的外周表面相对，以导致定影元件感应电磁热；

磁性芯部，该磁性芯部形成连续的磁路，将激励线圈所产生的磁通量引导到所述定影元件，所述磁性芯部包括第一芯部和第二芯部，所述第一芯部沿着从定影元件的轴沿径向延伸的线布置成不经过激励线圈而与定影元件的外周表面相对，并且所述第一芯部的端面布置成与所述定影元件的外周表面相对并且基本上垂直于所述线，并且，所述第二芯部在其接触所述第一芯部的一端具有弯曲的端面，其中，所述磁性芯部覆盖上述激励线圈的主要部分；

保持件，该保持件容纳并且保持所述激励线圈和磁性芯部。

2.如权利要求1所述的定影装置，其中，所述第一芯部具有基本上长方体的形状。

3.如权利要求1所述的定影装置，其中，在所述保持件内，一对彼此不平行的所述第一芯部接触所述第二芯部。

4.如权利要求1所述的定影装置，还包括至少一个间隔件，该间隔件设置在所述保持件和所述第一芯部之间，以定位所述第一芯部。

5.如权利要求4所述的定影装置，其中，所述至少一个间隔件是由与保持件一体模制的肋构成的。

6.如权利要求1所述的定影装置，其中，所述定影装置是带型定影装置，该带型定影装置包括：

作为所述定影元件的加热辊；

辅助定影辊；

由所述加热辊和辅助定影辊张紧的定影带；以及

通过定影带压在所述辅助定影辊上的加压辊。

7.如权利要求1所述的定影装置，其中，所述定影装置是辊型定影装置，该辊型定影装置包括：

作为所述定影元件的定影辊；以及

压在所述定影辊上的加压辊。

8.一种形成图像的成像设备，包括：

形成调色剂图像的成像装置；以及

定影所述调色剂图像的定影系统，所述定影系统包括：

具有发热层的定影元件；

激励线圈，该激励线圈设置成与定影元件的外周表面相对，以导致所述定影元件感应电磁热；

磁性芯部，该磁性芯部形成连续的磁路，将激励线圈所产生的磁通量引导到所述定影元件，所述磁性芯部包括第一芯部和第二芯部，所述第一芯部沿着从定影元件的轴沿径向延伸的线布置成不经过激励线圈而与定影元件的外周表面相对，并且所述第一芯部的端面布置成与所述定影元件的外周表面相对并且基本上垂直于所述线，并且，所述第二芯部在其接触所述第一芯部的一端具有弯曲的端面，其中，所述磁性芯部覆盖上述激励线圈的主要部分；

保持件，该保持件容纳并且保持所述激励线圈和磁性芯部。